CN108418411A - 软启动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种软启动电路，包括：软启动子电路以及钳位电路。其中，软启动子电路至少包括第一电容。钳位电路用于控制反馈电压小于软启动电路的输出端输出的参考电压。可见，本方案提供的软启动电路，通过将系统输出电压的反馈电压与软启动电路的输出端输出的参考电压进行比较，当反馈电压小于参考电压时，对该参考电压进行下拉，以限制参考电压上升。由于在启动阶段限制了参考电压的上升，即从根源上避免了电感浪涌电流大以及电压过冲的问题。除此，该软启动电路的启动时间是根据反馈电压的爬升速度决定，当反馈电压大于参考电压时，结束软启动，此时，钳位电路不起作用，此时由于软启动子电路对第一电容充电，使得参考电压继续爬升。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种软启动电路。
背景技术
DC/DC芯片中，为了防止输出电压过冲，以及电感流经的浪涌电流过大，通常会在DC/DC芯片内部增设软启动电路，以抑制电感的浪涌电流以及输出电压过冲。
具体的，如图1所示，以BUCK拓扑电路为例，说明软启动电路的工作原理，该DC/DC电路包括比较电路EA、补偿网络电路、逻辑电路、斜坡补偿电路、软启动电路以及负载(Cout以及Rload)。在启动阶段，系统反馈电压VFB与参考电压VREF_SS共同输入到比较电路EA的输入端，当参考电压VREF_SS上升到预设电压VREF时，结束软启动，此时，比较电路EA的输入端为系统反馈电压VFB与预设电压VREF。
常用的软启动电路如图2以及图3所示，其中，图2通过电流I对电容Css进行充电，图3通过电阻R对电容Css进行充电，利用电容Css的存储能力，实现参考电压VREF_SS的缓慢爬升。
然而，发明人发现，上述的软启动电路为了保障参考电压VREF_SS缓慢爬升，需要选用容量较大的电容Css，除此，由于电容Css的容量固定，使得该软启动电路的软启动时间Tss是固定不变的。当负载较大导致系统输出电压VOUT上升较慢时，系统仍会出现输出电压过冲或电感浪涌电流过大的现象，进而烧毁器件。
综上，如何提供一种软启动电路，能够使软启动时间根据系统反馈电压实现可调节，并减少电容的存储容量，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种软启动电路，能够使软启动时间根据系统反馈电压实现可调节，并减少电容的存储容量。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种软启动电路，包括：软启动子电路以及钳位电路，
所述软启动子电路至少包括第一电容，且所述第一电容的一端作为所述软启动电路的输出端；
所述钳位电路的第一端以及第二端与所述软启动子电路的输出端相连，所述钳位电流的第三端与反馈电压相连，用于控制所述反馈电压小于所述软启动电路的输出端输出的参考电压，所述反馈电压表征系统的输出电压。
可选的，所述软启动子电路包括：电流源以及所述第一电容；
所述电流源的输入端接预设电压，所述电流源的输出端与所述第一电容的第一端相连，且作为所述软启动电路的输出端，所述第一电容的第二端接地。
可选的，所述钳位电路包括：运算放大器、第二电容以及开关管；
所述运算放大器的同相输入端与所述软启动子电路的输出端相连，所述运算放大器的第一反相输入端接所述反馈电压，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电容的第一端以及所述开关管的控制端相连，所述开关管的输入端与所述软启动子电路的输出端相连，所述开关管的输出端与所述第二电容的第二端相连且接地。
可选的，所述开关管为NMOS。
可选的，所述运算放大器还包括第二反相输入端，所述第二反相输入端与预设失调电压相连。
可选的，所述第一电容为容值小于10pF的电容。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种软启动电路，包括：软启动子电路以及钳位电路。其中，软启动子电路至少包括第一电容，且第一电容的一端作为软启动电路的输出端。钳位电路的第一端以及第二端与软启动子电路的输出端相连，钳位电流的第三端与反馈电压相连，用于控制反馈电压小于软启动电路的输出端输出的参考电压。其中，反馈电压表征系统的输出电压。即，本方案提供的软启动电路，通过将系统输出电压的反馈电压与软启动电路的输出端输出的参考电压进行比较，当反馈电压小于参考电压时，对该参考电压进行下拉，以限制参考电压上升。由于在启动阶段限制了参考电压的上升，即从根源上避免了电感浪涌电流大以及电压过冲的问题。除此，该软启动电路的启动时间是根据反馈电压的爬升速度而定的，当反馈电压大于参考电压时，结束软启动，此时，钳位电路不起作用，此时由于软启动子电路对第一电容充电，使得参考电压继续爬升。并且，相比于现有技术中的软启动电路，本方案选用的第一电容容值较小，节省了整体电路的占用体积和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中DC/DC芯片的结构示意图；
图2和图3为现有技术中软启动电路的电路示意图；
图4为本发明实施例提供的一种软启动电路的电路示意图；
图5为采用本发明实施例提供的一种软启动电路的波形示意图；
图6为采用本发明实施例提供的一种软启动电路的又一波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种软启动电路，包括：软启动子电路41以及钳位电路42。
其中，所述软启动子电路41至少包括第一电容Css，且所述第一电容Css的一端作为所述软启动电路的输出端。
所述钳位电路的第一端以及第二端与所述软启动子电路的输出端相连，所述钳位电流的第三端与反馈电压VFB相连，用于控制所述反馈电压VFB小于所述软启动电路的输出端输出的参考电压VREF_SS。其中，所述反馈电压表征系统的输出电压。
需要说明的是，在本实施例中，通过将系统输出电压的反馈电压与软启动电路的输出端输出的参考电压进行比较，当反馈电压小于参考电压时，对该参考电压进行下拉，以限制参考电压上升。由于在启动阶段限制了参考电压的上升，即从根源上避免了电感浪涌电流大以及电压过冲的问题。除此，该软启动电路的启动时间是根据反馈电压的爬升速度而定的，当反馈电压大于参考电压时，结束软启动，此时，钳位电路不起作用，此时由于软启动子电路对第一电容充电，使得参考电压继续爬升。并且，相比于现有技术中的软启动电路，本方案选用的第一电容容值较小，节省了整体电路的占用体积和成本。
具体的，结合图4，本实施例还提供了软启动子电路以及钳位电路的具体实现电路。例如，软启动子电路包括：电流源Ib以及所述第一电容Css。
其中，所述电流源的输入端接预设电压，所述电流源的输出端与所述第一电容Css的第一端相连，且作为所述软启动电路的输出端(图中参考电压VREF_SS所在的端口)，所述第一电容的第二端接地。
所述钳位电路包括：运算放大器gm、第二电容Cc以及开关管。
其中，所述运算放大器的同相输入端与所述软启动子电路的输出端相连，所述运算放大器的第一反相输入端接所述反馈电压，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电容的第一端以及所述开关管的控制端相连，所述开关管的输入端与所述软启动子电路的输出端相连，所述开关管的输出端与所述第二电容的第二端相连且接地。
其软启动电路的工作原理为：
将输出电压信息VFB反馈到启动电路中，共同控制启动阶段参考电压VREF_SS的缓慢爬升。由偏置电流I和电容Css组成软启动子电路，由运放以及NMOS构成的只有下拉能力的钳位电路。
当VFB小于VREF_SS时，钳位电路起作用，限制VREF_SS的上升，当VFB上升到VREF_SS时，钳位电路不起作用，VREF_SS通过电流对电容Css充电继续爬升。由于启动电路实时的反馈输出电压的信息，并根据输出电压的情况调节VREF_SS的上升斜率，所以，采用本启动电路的系统，启动时间是动态可调的。并且，由于存在反馈所以Css不需要做的太大，一般可以小于10pF。
采用本方案提供的软启动电路，其软启动波形如图5所示，在软启动阶段，随着参考电压VREF_SS的缓慢爬升，来控制输出电压EAOUT缓慢爬升，进而输出电压的反馈电压VFB也表现成缓慢爬升，当参考电压VREF_SS上升至预设电压VREF时，控制反馈电压VFB等于预设电压VREF。
除此，在上述实施例的基础上，本实施例提供的软启动电路中，所述运算放大器还包括第二反相输入端，所述第二反相输入端与预设失调电压相连。此处加入在运放输入端引入一个输入失调电压Vos，以使当VFB小于VREF_SS-Vos时，钳位电路起作用，限制VREF_SS的上升，当VFB上升到VREF_SS-Vos时，钳位电路不起作用，此时，VREF_SS通过电流对电容Css充电继续爬升。
此时，其波形图如图6所示，反馈电压VFB与参考电压VREF_SS具有一个失调电压Vos的差值。
需要说明的是，理论上反馈电压VFB＝参考电压VREF_SS-失调电压Vos。因此引入失调电压Vos的目的是为了保证VFB小于等于VREF_SS。
综上所述，本发明提供了一种软启动电路，包括：软启动子电路以及钳位电路。其中，软启动子电路至少包括第一电容，且第一电容的一端作为软启动电路的输出端。钳位电路的第一端以及第二端与软启动子电路的输出端相连，钳位电流的第三端与反馈电压相连，用于控制反馈电压小于软启动电路的输出端输出的参考电压。其中，反馈电压表征系统的输出电压。即，本方案提供的软启动电路，通过将系统输出电压的反馈电压与软启动电路的输出端输出的参考电压进行比较，当反馈电压小于参考电压时，对该参考电压进行下拉，以限制参考电压上升。由于在启动阶段限制了参考电压的上升，即从根源上避免了电感浪涌电流大以及电压过冲的问题。除此，该软启动电路的启动时间是根据反馈电压的爬升速度而定的，当反馈电压大于参考电压时，结束软启动，此时，钳位电路不起作用，此时由于软启动子电路对第一电容充电，使得参考电压继续爬升。并且，相比于现有技术中的软启动电路，本方案选用的第一电容容值较小，节省了整体电路的占用体积和成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种软启动电路，其特征在于，包括：软启动子电路以及钳位电路，
所述软启动子电路至少包括第一电容，且所述第一电容的一端作为所述软启动电路的输出端；
所述钳位电路的第一端以及第二端与所述软启动子电路的输出端相连，所述钳位电流的第三端与反馈电压相连，用于控制所述反馈电压小于所述软启动电路的输出端输出的参考电压，所述反馈电压表征系统的输出电压。
2.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述软启动子电路包括：电流源以及所述第一电容；
所述电流源的输入端接预设电压，所述电流源的输出端与所述第一电容的第一端相连，且作为所述软启动电路的输出端，所述第一电容的第二端接地。
3.根据权利要求1或2所述的软启动电路，其特征在于，所述钳位电路包括：运算放大器、第二电容以及开关管；
所述运算放大器的同相输入端与所述软启动子电路的输出端相连，所述运算放大器的第一反相输入端接所述反馈电压，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电容的第一端以及所述开关管的控制端相连，所述开关管的输入端与所述软启动子电路的输出端相连，所述开关管的输出端与所述第二电容的第二端相连且接地。
4.根据权利要求3所述的软启动电路，其特征在于，所述开关管为NMOS。
5.根据权利要求3所述的软启动电路，其特征在于，所述运算放大器还包括第二反相输入端，所述第二反相输入端与预设失调电压相连。
6.根据权利要求3所述的软启动电路，其特征在于，所述第一电容为容值小于10pF的电容。
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